Teorin om ackumulering av mutationer ( eng. Mutations accumulation theory ) är en evolutionär - genetisk teori om förekomsten av åldrande , föreslog av Peter Medawar 1952 [1] . Denna teori betraktar åldrande som en biprodukt av naturligt urval (liksom, till exempel, den evolutionära förklaringen till utvecklingen av blindhet hos grott- och underjordiska djur ).
Sannolikheten för reproduktion av en individ beror på hans ålder, ökar från noll vid födseln och når en topp hos unga vuxna (omedelbart efter att ha nått puberteten ), varefter den minskar på grund av en ökning av sannolikheten för död från yttre ( rovdjur , sjukdomar , olyckor) och interna (åldrande) orsaker. Samtidigt, under naturliga förhållanden, lever organismer mycket sällan till en ålder då åldrandet blir märkbart, det vill säga dödligheten beror nästan uteslutande på yttre orsaker, på vilka åldrandet inte har någon effekt. Skadliga mutationer i alleler som uppträder i ung ålder är således föremål för mycket starkt evolutionärt tryck , eftersom de har ett starkt inflytande på sannolikheten för reproduktion. Å andra sidan kommer skadliga mutationer som uppträder sent i livet, i en ålder som de flesta av befolkningen inte lever till, att uppleva betydligt mindre evolutionärt tryck eftersom deras bärare redan har överfört sina gener till nästa generation och minskningen av antal arvingar på grund av dessa mutationer något.
Mutationer kan påverka framgången för en organism både direkt och indirekt. Till exempel är en hypotetisk mutation som ökar risken för frakturer på grund av minskad kalciumfixering mindre skadlig än en mutation som påverkar ägg i livmodern . Ur evolutionens synvinkel spelar det ingen roll varför en organisms förmåga att fortplanta sig minskar. Viktigt är att individer som bär på en skadlig mutation är mindre benägna att reproducera sig om den skadliga effekten av den mutationen inträffar tidigare i livet. Till exempel lever människor som lider av progeria (en genetisk sjukdom med symtom på för tidigt åldrande) bara 15-20 år och kan praktiskt taget inte överföra sina muterade gener till nästa generation (med tanke på att mutationen är dominerande ). Under sådana förhållanden uppstår progeria endast som ett resultat av nya mutationer, och inte från föräldrarnas gener. Däremot hinner personer med en annan genetisk sjukdom, Alzheimers sjukdom , som visar sig sent, lämna avkomma innan den visar sig. Sjukdomen överförs alltså till nya generationer och är slumpmässig. Med andra ord ger teorin om mutationsackumulering en ökning med åldern i frekvensen av genetiska mutationer som finns kvar i genpoolen .
Mutationsackumulationsteorin tillåter forskare att göra flera testbara förutsägelser. I synnerhet föreskriver denna teori att beroendet av den maximala livslängden för avkommapopulationen av den maximala livslängden för modersorganismen inte bör vara linjär, vilket observeras för nästan alla andra kvantitativa egenskaper som ärftligheten visar (till exempel kroppshöjd). Detta innebär att detta förhållande måste ha en ovanlig icke-linjär form, med ökande lutning för avkommans livslängd kontra moderns livslängd bland långlivade föräldrar. Denna förutsägelse följer direkt av teorins nyckelpåstående att jämviktsfrekvensen för gener där en skadlig mutation är möjlig bör öka med åldern på grund av svagt evolutionärt tryck mot dessa mutationer (Jämviktsgenfrekvens betyder den tidsoberoende genfrekvensen som bestämmer balansen mellan förekomst av mutationer och evolutionärt tryck mot dem) [2] .
Enligt teorin om ackumulering av mutationer förväntas en ökning av genetiska förändringar i maximal livslängd med åldern. Således, i en heterogen population, motsvarar samma förändring i fenotyp ett stort antal förändringar i genotypen . Den förutsagda ökningen av additiv genetisk variation kan detekteras genom att studera förhållandet mellan genetiska förändringar under tillstånd av liknande fenotypiska förändringar. Detta förhållande, den så kallade ärftligheten av livslängd i snäv mening, kan uppskattas till dubbelt så stor lutning som regressionslinjen i förhållande till livslängden för avkomman från moderns livstid. Därför, om ålder vid döden verkligen bestäms av ackumuleringen av skadliga långsamt verkande mutationer, förväntas denna lutning bli brantare med ökande moderns ålder vid döden. Denna förutsägelse har verifierats genom analys av genealogiska data om ärftlighet i europeiska kungliga och adliga familjer, som är mycket väl dokumenterade. Det visade sig att lutningen för den efterkommande regressionslinjen faktiskt ökar med förfädernas maximala ålder, vilket förutspåtts av mutationsackumulationsteorin. Liknande resultat erhölls med hjälp av studier av andra modellorganismer , till exempel fruktflugan Drosophila melanogaster [3]
Idag har dock teorin om ackumulering av mutationer inte bekräftats på exemplet med specifika gener och förblir en hypotes som kräver ytterligare bekräftelse.
| evolutionär biologi | |
|---|---|
| evolutionära processer | |
| Evolutionsfaktorer | |
| Populationsgenetik | |
| Livets ursprung | |
| Historiska begrepp | |
| Moderna teorier | |
| Evolution av taxa | |